(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、
前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、前記中心レンズは対称的なレンズであり、前記外側のレンズは非対称的なレンズであり、
前記外側のレンズは、前記外側に配置されるＬＥＤの上に位置する第１のレンズ面と、最も外側のレンズ面である第２のレンズ面と第３のレンズ面と、からなり、
前記第１のレンズ面の一端と前記第２のレンズ面の一端、前記第２のレンズ面の他端と前記第３のレンズ面の一端とが接続し、
前記基板に対するＬＥＤの実装面方向をｚ軸方向としたときに、
前記第２のレンズ面の外側の法線方向は−z方向であり、
前記第３のレンズ面の外側の法線方向は＋ｚ方向であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、
前記基板のある１つの断面をみたとき、レンズが３つ以上に分かれて配置され、中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有し、
前記外側のレンズは、前記外側に配置されるＬＥＤの上に位置する第１のレンズ面と、最も外側のレンズ面である第２のレンズ面と第３のレンズ面と、からなり、
前記第１のレンズ面の一端と前記第２のレンズ面の一端、前記第２のレンズ面の他端と前記第３のレンズ面の一端とが接続し、
前記基板に対するＬＥＤの実装面方向をｚ軸方向としたときに、
前記第２のレンズ面の外側の法線方向は−z方向であり、
前記第３のレンズ面の外側の法線方向は＋ｚ方向であることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、
前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、
前記外側のレンズは、前記外側に配置されるＬＥＤの上に位置する第１のレンズ面と、最も外側のレンズ面である第２のレンズ面と第３のレンズ面と、からなり、
前記第１のレンズ面の一端と前記第２のレンズ面の一端、前記第２のレンズ面の他端と前記第３のレンズ面の一端とが接続し、
前記基板に対するＬＥＤの実装面方向をｚ軸方向としたときに、
前記第２のレンズ面の外側の法線方向は−z方向であり、
前記第３のレンズ面の外側の法線方向は＋ｚ方向であり、
前記外側のレンズは、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
隣接するレンズ間には溝があることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
隣接するレンズは所定の間隔をもって配置されることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
あるレンズに対応するＬＥＤと前記レンズに隣接するレンズに対応するＬＥＤとの間隔をＬ１とし、同じレンズに対応するＬＥＤとＬＥＤとの間隔をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２とすることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項７】
前記レンズが、前記基板の中心を囲むように配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項８】
前記外側レンズにおける前記ＬＥＤ上の面の法線が中心方向に傾いていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明装置の光源として、ＬＥＤ（Light Emmitting Diode、発光ダイオード）の使用が多くなっている。ＬＥＤは白熱電球や蛍光灯に比較して低消費電力であることが特徴であり、環境を配慮した光源である。ＬＥＤを基板に実装して点灯すると、基板の法線からの角度を極角とした場合に、極角０度から９０度の範囲で光を放射する。例えば、当該ＬＥＤ基板を用いた電球は、極角０度から９０度の範囲に強い光が放射され、９０度よりも大きな範囲は暗くなる。したがって、ＬＥＤ基板を用いた電球は、白熱電球よりも狭い角度範囲に強い光が放射される。そのため、白熱電球の配光特性を前提としている照明器具に、当該ＬＥＤ基板を用いた電球を用いると、所望の配光が得られないという課題が発生する。
【０００３】
ＬＥＤを用いた光源は、レンズを形成することにより、光源の配光特性を制御することが行われることがある。特許文献１および２に、ＬＥＤを用いて配光特性を制御した装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０１０６６号公報
【特許文献２】特開２００７−１８０５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２では前記極角９０度より大きな範囲に光がほとんど出射されないという恐れがある。よって、本発明は、広い角度範囲に光を照射する照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、前記中心レンズは対称的なレンズであり、前記外側のレンズは非対称的なレンズであり、前記外側のレンズは、前記外側に配置されるＬＥＤの上に位置する第１のレンズ面と、最も外側のレンズ面である第２のレンズ面と第３のレンズ面と、からなり、前記第１のレンズ面の一端と前記第２のレンズ面の一端、前記第２のレンズ面の他端と前記第３のレンズ面の一端とが接続し、前記基板に対するＬＥＤの実装面方向をｚ軸方向としたときに、前記第２のレンズ面の外側の法線方向は−z方向であり、前記第３のレンズ面の外側の法線方向は＋ｚ方向であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明では、基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した
光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板のある１つの断面をみたとき、レンズが３つ以上に分かれて配置され、中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有し、前記外側のレンズは、前記外側に配置されるＬＥＤの上に位置する第１のレンズ面と、最も外側のレンズ面である第２のレンズ面と第３のレンズ面と、からなり、前記第１のレンズ面の一端と前記第２のレンズ面の一端、前記第２のレンズ面の他端と前記第３のレンズ面の一端とが接続し、前記基板に対するＬＥＤの実装面方向をｚ軸方向としたときに、前記第２のレンズ面の外側の法線方向は−z方向であり、前記第３のレンズ面の外側の法線方向は＋ｚ方向であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明では、基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、  前記外側のレンズは、前記外側に配置されるＬＥＤの上に位置する第１のレンズ面と、最も外側のレンズ面である第２のレンズ面と第３のレンズ面と、からなり、前記第１のレンズ面の一端と前記第２のレンズ面の一端、前記第２のレンズ面の他端と前記第３のレンズ面の一端とが接続し、前記基板に対するＬＥＤの実装面方向をｚ軸方向としたときに、前記第２のレンズ面の外側の法線方向は−z方向であり、前記第３のレンズ面の外側の法線方向は＋ｚ方向であり、前記外側のレンズは、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、広い角度範囲に光を照射することができる照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図、（ｂ）本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置を説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る電球型の照明装置を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図８】（ａ）本発明の第４の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図、（ｂ）本発明の第４の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための断面図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る照明装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を参照に詳細を説明する。
【００１２】
《第１の実施形態》
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図であって、ＬＥＤを実装する基板の法線方向から見た図である。２はＬＥＤを実装する基板である。３（３Ａ−３Ｅ）はＬＥＤである。７は蛍光体層である。４はＬＥＤ基板である。ＬＥＤ基板４は、ＬＥＤ３と、基板２と、蛍光体層７と、後述するレンズ８から構成される。図１（ａ）は主に基板２とＬＥＤ３の配置に関して示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）記載のＡ−Ａ′の断面図である。基板２において、ＬＥＤ３が実装されている面を実装面と呼ぶことにする。便宜上、本実施例においては、実装面内においてｘ−ｙ軸を図１（ａ）のように設定する。また、便宜上、本実施例においては、実装面の法線方向をｚ軸方向とする（図１（ｂ）参照）。
【００１３】
本実施の形態では、実装面内において等方的な配光分布が要求される照明装置を想定している。例えば、電球などである。図１（ａ）の記載のように、実装面内において等方的な配光を得るために、基板２の正面から見た外形を略円形としている。また、ＬＥＤ３（３Ａ−３Ｅ）は正面から見た外形は略四角形状であり基板２には複数実装されているが、複数のＬＥＤ３も概ね等方的になるよう基板２上に配置している。ＬＥＤ３Ａは基板２の中心付近に配置されたＬＥＤであり、ＬＥＤ３ＢとＬＥＤ３ＤはＬＥＤ３Ａよりも外側に配置されたＬＥＤであり、ＬＥＤ３ＣとＬＥＤ３ＥはＬＥＤ３ＢやＬＥＤ３Ｄよりも外側に配置されたＬＥＤである。ＬＥＤ３を等方的に配置することで光の発光位置が等方的となり、照明装置としても等方的な配光分布が得られやすくなる。
【００１４】
ＬＥＤ３は基板２の中心に対しておおよそ対称的に配置することが好ましい。これにより、等方的な配光を得ることが可能となるためである。更には、おおよそ円周上に概ね等角度ピッチで配置されている方がより等方的な配光を得ることができるため好ましい。
【００１５】
基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、外側に配置されるＬＥＤに対応するレンズは、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有し、前記ＬＥＤは、略同心円状に配置されていることにより等方的な配光を得ることができるという効果を奏する。
【００１６】
なお、等方的な照明を得るために、厳密に前記基板を円形にする必要は無い。前記基板２は必ずしも円でなくて良い。多少、楕円であっても良いし、円や楕円から多少ずれた形状であっても良い。また、配線を通すなどの切欠きや穴があっても良い。また、ＬＥＤ３の配置は、配線などの都合により不連続に角度ピッチが変わっても良い。また、等方的な照明を得るために、前記ＬＥＤ３の配置も厳密に等方的であるために必ずしも円状配置である必要はなく、楕円配置でも良いし、円や楕円から多少ずれた配置であっても良い。基板２の中心を囲むように配置されていれば良い。
【００１７】
前述の通り図１（ｂ）は、図１（ａ）記載のＡ−Ａ′の断面図である。基板２の上部にＬＥＤ３が実装されている。また、ＬＥＤ３は蛍光体層７で覆われている。蛍光体層７はレンズ８で覆われている。蛍光体層７は、樹脂と蛍光体５により構成されており、例えば、蛍光体５をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの透明樹脂６に含有させた樹脂の層などである。蛍光体５は、ＬＥＤ３が発光した光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光に変換するものである。蛍光体５を、他の樹脂層より高濃度に含有する樹脂層である蛍光体層７がＬＥＤ３の外側に配置される。蛍光体層７はＬＥＤ３を覆うことで、ＬＥＤ３が発光した光の波長を異なる波長に変更させ、蛍光体層７から出力される光の色を白色などに変更させる効果や、ＬＥＤやＬＥＤ間を配線するワイヤ１１を封止する封止樹脂としての効果を有する。
【００１８】
蛍光体層７の外側にはレンズ８（８Ａ−８Ｅ）が設けられている。レンズ８は、蛍光体層７より樹脂中の蛍光体５の濃度が低いか、もしくは、蛍光体が無い樹脂で形成される。
レンズ８の樹脂は蛍光体層７の樹脂と同じくすることが好ましい。レンズ８の樹脂と蛍光体層７の樹脂とが異なるものでは、樹脂の屈折率差により蛍光体層７とレンズ８との界面での反射が起こり、蛍光体層７からレンズ８に向かう光の少なくとも一部が反射して蛍光体層７に戻り、吸収され損失となる恐れがあるためである。レンズ８の樹脂と蛍光体層７の樹脂を等しくすることで樹脂の屈折率差が無くなり、蛍光体層７とレンズ８の界面での反射が減り、蛍光体層７からレンズ８に向かう光が蛍光体層７とレンズ８の界面で反射して蛍光体層７に戻る光が減る。戻る光が減ることにより損失が少なくなり、効率が向上する。
【００１９】
ここで、レンズ８Ａと、レンズ８Ｂとレンズ８Ｄ、および、レンズ８Ｃとレンズ８Ｅは、図１（ｂ）の断面で見ると分かれたレンズである。図１（ｂ）においては、５つのレンズ（８Ａ−８Ｅ）に、蛍光体層７とＬＥＤ３が分かれて配置されている。レンズ８ＡにはＬＥＤ３Ａが配置され、レンズ８ＢにはＬＥＤ３Ｂが配置され、レンズ８ＣにはＬＥＤ３Ｃが配置され、レンズ８ＤにはＬＥＤ３Ｄが配置され、レンズ８ＥにはＬＥＤ３Ｅが配置されている。各ＬＥＤ３とレンズ８との間には蛍光体層７が配置されている。なお、断面で見た場合に、少なくとも３つのレンズにＬＥＤ３（本例では蛍光体層７も）が分かれて配置されていると中心レンズと当該中心レンズの両側に配置される外側のレンズが構成できる。ある断面を見たとき、レンズ８が少なくとも３つ以上に分かれていれば良い。基板２の中心付近に対称的なレンズと、少なくても前記対称なレンズを挟んで２つの外側に対応して２つのレンズがあれば、正面方向と外側方向で適切に配光を制御することが可能となる。断面の取り方とＬＥＤの配置によって、ＬＥＤは必ずしも当該断面に含まれるわけではない。
【００２０】
一方で、図１（ａ）は基板２とＬＥＤ３の配置の関係を主に示す図であるためレンズ８は記載していないが、蛍光体層７は、略円形に配置されるＬＥＤ３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅに沿ってＬＥＤ３を覆うように形成され、レンズ８は蛍光体層７とＬＥＤ３を覆うように形成されるので、図１（ａ）の正面図に描かれている蛍光体層７とＬＥＤ３を見ると分かるように、レンズ８Ｂとレンズ８Ｄ、および、レンズ８Ｃとレンズ８Ｅは、それぞれ連続的に繋がっている。レンズもおおよそ等方的に配置されているＬＥＤ３に沿って配置することで、実装面の中心に関して中心対称的な配置となり、ＬＥＤ基板４全体からの出射光もおおよそ等方的となる効果を奏する。つまり、基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、外側に配置されるＬＥＤに対応するレンズは、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有し、前記レンズは、前記実装面の中心に関して略中心対称的な配置であることによりＬＥＤ基板４全体からの出射光もおおよそ等方的となる効果を奏する。
【００２１】
レンズ８はＬＥＤ３が発光され蛍光体層７から出射した光の進行方向を変更することで、照明装置が適切な配光特性を得られるようにするための部材である。レンズ８が無い場合には蛍光体層７から出射された光はＬＥＤ３の実装面側（ｚ軸方向）にしか放射されない。つまり、蛍光体層７から出射される光は当該光線と実装面の法線との角度が９０度以内となる範囲にしか出射されない。ここで、蛍光体層７から出射される光は、ＬＥＤ３で発光され蛍光体層７内の蛍光体５で波長変換されていない光と、ＬＥＤ３で発光され蛍光体層７内の蛍光体５で波長変換された光と、である。  
本願ではレンズ８を設けることで、基板２の外側方向（図１（ｂ）では±ｘ軸方向）と、ＬＥＤ３の実装面の裏側方向（図１（ｂ）では−ｚ軸方向）、つまり、レンズ８からの光と実装面の法線との角度が９０度よりも大きくなる方向にも光が出射される構成を提供する。また、実装面の法線と光の進行方向との角度を極角と呼ぶことにする。
【００２２】
レンズ８Ａは基板２の中心付近にあるＬＥＤ３Ａに対応したレンズであって、実装基板の中心軸を含むレンズである。当該レンズは実装面内において等方的な形状をしている。
つまり、レンズの中心軸に対して回転対称であって、中心軸はおおよそ基板２の中心に一致している。本実施例においては、図１（ｂ）に示されるレンズ８Ａの断面形状は中心部に凹みがある形状である。断面形状としては、例えば球面や楕円面など多数あるが、中心部に凹みがある形状の場合が最も広角に光を出射できる。レンズの断面形状が楕円面の場合は、レンズの断面形状が球面の場合に比較して楕円面の場合の方がより広角（極角が大きい方へ）に、当該レンズに対応するＬＥＤ３からの光の多くを出射できる形状である。これは、球面の場合は、レンズの出射面（レンズから空気中へ光が出射する面）にレンズ内部の中心方向から入射する光のほとんどを屈折することなく透過させるが、楕円の長軸を含む断面の場合、レンズの出射面にレンズ内部の中心方向から入射する光をより外側に（極角が大きい方に）屈折させるためである。また、楕円面に比べて中心部に凹みがある面の方が、より多くの光を広角に出射できるという効果がある。その理由は、レンズ中心部の下側付近にあるＬＥＤからの光は、レンズ中心部の出射面に対して、極角０度程度で入射する。極角０度で入射する光を外側に（極角が大きい方に）屈折するようにレンズの出射面を傾けると、広角に光が出射する。したがって、広角に光を出射しようとすると、レンズの中心部は、ある傾きを持つ。その傾きを中心から外側へ連続的に繋げていくと、レンズの中心部は凹んだ形状となるためである。なお、本実施例においては、図１（ｂ）に示されるレンズ形状はレンズ８Ａの中心部に凹みがある形状であるが、これに限定されない。例えば、球面や楕円面であっても良く、必要となる配光分布に合わせて設計すれば良い。
【００２３】
レンズ８Ｂは、レンズ８Ａの外側（−ｘ軸側）に配置されているＬＥＤ３Ｂに対応するレンズである。図１（ｂ）に示されるように、当該ＬＥＤ３Ｂはレンズ８Ａに対応するＬＥＤ３Ａよりは外側に配置されている。
【００２４】
レンズ８Ｄは、基板２の中心に対してレンズ８Ｂと対称的な位置に配置されているレンズであって、レンズ８Ｄの断面形状はレンズ８Ｂの断面形状を適当な軸（本実施例では中心軸）に関して反転した形状である。当該レンズの配置と反転した形状とすることで、中心軸に対して外側に出射する配光分布を対称とする効果を奏する。
【００２５】
レンズ８Ｃは、レンズ８Ｂの外側に配置されているＬＥＤ３Ｃに対応するレンズである。図１（ｂ）に示されるように、当該ＬＥＤ３Ｃはレンズ８Ｂに対応するＬＥＤ３Ｂよりは外側に配置されている。
【００２６】
レンズ８Ｅは、基板２の中心に対してレンズ８Ｃと対称的な位置に配置されているレンズであって、レンズ８Ｅの断面形状はレンズ８Ｃの断面形状を適当な軸（本実施例では中心軸）に関して反転した形状である。当該レンズの配置と反転した形状とすることで、中心軸に対して外側に出射する配光分布を対称とする効果を奏する。
【００２７】
次に、図２（ａ）、（ｂ）を用いてレンズ形状の詳細について説明する。図２（ａ）は、図１（ａ）記載のＡ−Ａ′の断面図の一部であり、図１（ｂ）の一部に関して詳細に示した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の変形例を示している。はじめに、図２（ａ）の説明をする。図２（ａ）には、光線Ｒ１からＲ６の簡単な光線追跡例が示されている。
光線追跡の軌跡は蛍光体層７とレンズ８の界面を起点として描いている。光線は、ＬＥＤ３からの出射光である場合もあれば、蛍光体５で波長変換された光である場合もある。ＬＥＤ３から当該起点までの光の軌跡は、蛍光体による多重散乱、波長変換があるため単純ではない。しかしながら、当該起点から出射する光は、当該起点に最も近いＬＥＤ３から発光された光が散乱または波長変換等を受けながら到達した光である確率が高い。例えば、光線Ｒ１は中心に位置するＬＥＤ３から到達した光である可能性が非常に高い。一方、レンズ８内では蛍光体５が無いかもしくは濃度が低いので散乱は小さい。それゆえ、蛍光体層７を出射後の光線の軌跡は概ね正しく描かれている。
【００２８】
光線Ｒ１の光線追跡例はＬＥＤ３Ａを覆う蛍光体層７から出射した光線がレンズ８Ａで広角（極角が大きい方へ）に屈折する様子を示している。中央部が凹んでいるレンズを用いることで、中央部の下にあるＬＥＤからの光を広角に出射することができるという効果を奏する。
【００２９】
光線Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の追跡例は、各蛍光体層７から隣接するレンズ内の蛍光体層７へ向かって出射した光が、各蛍光体層７を覆うレンズ８によって屈折され、隣接するレンズ８に再入射せずに、空気中に向かってＬＥＤ基板４の外へ出射している様子を示している。
【００３０】
光線Ｒ２の光線追跡を例にとって詳細に説明する。図２（ａ）では、ＬＥＤ３Ａを覆う蛍光体層７からＬＥＤ３Ｂを覆う蛍光体層７に向かって出射した光は、レンズ８Ａにて空気との界面で屈折して、ＬＥＤ３Ｂを覆う蛍光体層７に入射することなく、ＬＥＤ基板４から外へ出射して行く様子が示されている。ＬＥＤ３Ａを覆う蛍光体層７からの光がＬＥＤ３Ｂを覆う蛍光体層７に入射してしまうと、ＬＥＤ３Ｂを覆う蛍光体層７内での多重散乱と吸収のために一部損失してしまう。それゆえ、レンズ８Ａにて屈折させて隣接するレンズ内の蛍光体層７への入射を抑制することで、損失を抑制して効率を向上するという効果を奏することができる。
【００３１】
図２（ａ）に示す実施例におけるレンズ８の特徴は、レンズ８Ａとレンズ８Ｂ、レンズ８Ｂと８Ｃの間に所定の距離Ｌ０を設けて、光線の空気へ出射できる経路を確保している点である。距離Ｌ０が存在する場所は隣り合うレンズの間である。距離Ｌ０が無い場合に比べて、距離Ｌ０のある構成は、レンズ８の側面からＬＥＤ基板４の外へ（空気へ）出射できる経路があるだけ、損失を低減できる。なお、距離Ｌ０は全てのレンズ間で必ずしも等しくする必要はない。また、図２（ａ）に示すように完全にレンズ間の樹脂が切れている必要はない。図２（ｂ）に示すように隣接するレンズ間に溝１２があれば良い。溝１２が無い場合に比べて、溝１２のある構成は、レンズ８の側面からＬＥＤ基板４の外へ（空気へ）出射できる経路があるだけ、損失を低減できる。ここで、ＬＥＤに対応するレンズとは、完全にレンズ間の樹脂が切れていない場合であっても定義可能である。あるＬＥＤに対応するレンズは、あるＬＥＤからの光の大部分の行路を変更（もしくは、透過・反射する）するレンズであって、そのようなレンズは、当該ＬＥＤと重なりの大きい、もしくは当該ＬＥＤの大部分を覆っているレンズであるとする。図２（ｂ）の場合、ＬＥＤ３Ａに対応するレンズはレンズ８Ａ、ＬＥＤ３Ｂに対応するレンズはレンズ８Ｂ、ＬＥＤ３Ｃに対応するレンズはレンズ８Ｃである。
【００３２】
図２（ｂ）において、溝１２の底と実装面の距離をＨ０、蛍光体層７の頂部と実装面との距離をＨ１、ＬＥＤ３の頂部と実装面との距離をＨ２として溝１２の特徴について説明する。あるレンズ内の蛍光体層７から隣接するレンズ内の蛍光体層７に向かって光を出射する蛍光体層７の部位は主に蛍光体層７の側面であるため、蛍光体層７の側面に対向して溝１２が存在した方がより多くの光をＬＥＤ基板４の外へ出射でき、損失を低減できる。つまり、距離Ｈ０が小さいほどより多くの光をＬＥＤ基板４の外へ出射でき、損失を低減できる。それゆえ、蛍光体層７の側面に対向して溝１２を存在させるために、距離Ｈ０は、距離Ｈ１より小さい方が望ましい。
【００３３】
また、蛍光体層７の側面においてＬＥＤ３の側面に対向する蛍光体層７から強い光が出射されるので、ＬＥＤ３の側面に対向する位置まで溝１２が存在した方がより多くの光をＬＥＤ基板４の外へ出射でき、より損失を低減できる。それゆえ、距離Ｈ０は、距離Ｈ２より小さい方が望ましい。つまり、強い光が発光する部位に対向する位置まで溝１２が形成されていた方が良い。ＬＥＤ３の側面から出射した光の多くは、隣接する蛍光体層に入射してしまうため、溝１２を設け蛍光体層の側面で強い光を放つ部位からの光を屈折してレンズの外に出射する。
【００３４】
溝１２を設けて損失を低減して効率を向上するためのＬＥＤ配置に関する特徴について説明する。基板２の中心付近のＬＥＤ３Ａに属するＬＥＤのうち、隣り合うＬＥＤの中心間の距離をＬ２とし、ＬＥＤ３Ａに属するＬＥＤのうち、ＬＥＤ３Ｂに最も近いＬＥＤと、ＬＥＤ３Ｂとの中心間の距離をＬ１とすると、距離Ｌ１はＬ２よりも大きくした方が良い。つまり、あるレンズに対応するＬＥＤと当該レンズに隣接するレンズに対応するＬＥＤとの間隔をＬ１とし、同じレンズに対応するＬＥＤとＬＥＤとの間隔をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２である方が良い。レンズ内（とりわけ、対称的なレンズ内）においてはできるだけ、ＬＥＤを中心に寄せたい。その理由は、中心に寄せることで、所望の性能を保ったままレンズを小さくできるためである。一方、溝１２を設け効率を向上させるためには、レンズ間は所定の間隔をとりたいため、ＬＥＤ間の距離には先の関係が成り立つ方が良い。
【００３５】
次に、図２（ａ）の光線Ｒ５の光線追跡について説明する。光線Ｒ５は最も外側にあるＬＥＤ３Ｃに対応する蛍光体層７から出射しレンズ８Ｃに入射し、蛍光体層７のほぼ直上（ｚ軸方向）のレンズ面Ｓ５Ａで反射し、最も外側のレンズ面の１つであるＳ５Ｂで屈折してＬＥＤ基板４の外側（概ね−ｘ軸方向）に出射する様子を示している。光線Ｒ５の経路は蛍光体層から上方向（ｚ軸方向）向かう光の多くを外側に出射する経路の１つである。面Ｓ５Ａは、蛍光体層７から直上に出射する光を外側（概ね−ｘ軸方向）に反射するような形状であって、外側に反射するように傾いている。つまり、蛍光体層７の直上の面Ｓ５Ａの法線Ｎ５Ａは中心方向に傾いている。
【００３６】
面Ｓ５Ａでの反射は、面Ｓ５Ａの法線Ｎ５Ａと実装面の法線（ｚ軸）との角度に応じて全反射の場合と反射光と透過光が発生する場合がある。全反射でない場合は、フレネルの式にしたがって反射率と透過率が決まる。それゆえ、面Ｓ５Ａの法線Ｎ５Ａと実装面の法線（ｚ軸）との角度を制御することで、外側（概ね−ｘ軸方向）に出射する光線の量を制御できる。面Ｓ５Ａの法線Ｎ５Ａの実装面の法線（ｚ軸）からの角度が４５度付近の場合、蛍光体層７から面Ｓ５Ａへ出射した光の多くはレンズ８Ｃ内かつ外側に向かって反射される。したがって、最も外側にあるＬＥＤ３Ｃの光のできるだけ多くを外側に配光したい場合は、面Ｓ５Ａを４５度付近とすることが好ましい。なお、面Ｓ５Ａの角度は４５度付近に限るものではない。法線Ｎ５Ａが中心方向に傾くような角度であればＬＥＤ３Ｃの光を外側に配光するという効果を得ることができる。
【００３７】
面Ｓ５Ｂは面Ｓ５Ａで反射した光線を外側に透過するような面である。本実施例においては、面Ｓ５Ｂは、面Ｓ５Ｂの法線Ｎ５Ｂと実装面とのなす角（９０度以内の小さい方の角度）が法線Ｎ５Ｂと実装面の法線とのなす角よりも小さくなるような面である。こうすることで、面Ｓ５Ｂにおいては面Ｓ５Ａで反射した光を外側に透過し、光をより外側に配光するという効果を奏する。
【００３８】
面Ｓ５Ｂは、蛍光体層７の配置と面Ｓ５Ａの形状によっては、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向に光を出射する面にもなる。例えば、蛍光体層７の直上に出射した光が面Ｓ５Ａで外側（概ね−ｘ軸方向）に反射し、面Ｓ５Ｂにおいて当該反射光が入射する部位の法線Ｎ５Ｂが外側に傾き、その実装面の法線からの傾きが概ね９０度以内の場合には、当該部位において実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向に光を屈折することが可能である。
【００３９】
また、例えば、面Ｓ５Ａでの反射光の進行方向が、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向である場合も面Ｓ５Ｂの法線を概ね−ｘ軸と平行にすることで、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向に面Ｓ５Ｂから光を出射することは可能である。
【００４０】
実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向にレンズから光を出射するための面Ｓ５Ｂ、面Ｓ５Ａの形状、蛍光体層７の配置は様々な例が考えられる。
【００４１】
本実施例においては、最も外側のレンズ面はレンズ面Ｓ５Ｂとレンズ面Ｓ６からなる。
面Ｓ６の特徴について光線Ｒ６の追跡例とともに説明する。光線Ｒ６は最も外側にあるＬＥＤ３Ｃに対応する蛍光体層７から出射し、蛍光体層７の外側（−ｘ軸方向）方向にあるレンズ面Ｓ６で屈折して、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向にＬＥＤ基板４から外へ出射する様子を示している。光線Ｒ６の追跡例では蛍光体層７から面Ｓ６に直接届いた光を屈折して、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向に出射している。本レンズ面Ｓ６は、実装面等で反射散乱していない光を直接屈折するので、効率よく光を所定の方向に出射できるという効果を奏する。レンズ面Ｓ６の特徴は、面Ｓ６の法線Ｎ６が外側に傾いている点である。当該特徴により、蛍光体層７から外側に向かってくる光を面Ｓ６で、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向（基板の裏面方向）に光を屈折することができ、広い角度範囲に光を照射するという効果を奏する。レンズ面Ｓ５Ａ、レンズ面Ｓ５Ｂ、レンズ面Ｓ６は滑らかになるように設けられている。本実施例において、レンズ面Ｓ６の実装面からの高さは蛍光体層７とほぼ同じ高さである。これにより蛍光体層７の側面から出射した光の多くを実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向（基板の裏面方向）に光を屈折することができ、広い角度範囲に光を照射するという効果を奏する。
【００４２】
また、本実施の形態で示しているように、ＬＥＤ基板の中心付近のＬＥＤと外側のＬＥＤとで対応するレンズの形状を変え、外側のＬＥＤに対応するレンズは外側により多くの光を出射して広角の配光特性を得る構成としているので、外側のＬＥＤから中心方向に向かう光が少ない。それゆえ、本構成は、外側のＬＥＤから出射された光が、内側に配置されるＬＥＤを覆う蛍光体層７に入射して損失する光の量を低減するという効果も奏する。
【００４３】
また、最も外側のＬＥＤに対応するレンズと隣接するレンズ間にある溝１２は、損失低減だけではなく、内側（図２（ａ）ではｘ方向）に進もうとする光を屈折してより外側の地点で出射させるという効果を奏する（図２（ａ）の光線追跡例Ｒ４参照）。
【００４４】
本実施の形態ではＬＥＤの位置に応じて最適な形状のレンズを備えることにより、効率向上とともに広い角度範囲に光を照射するという効果を奏する。
【００４５】
本実施の形態では、基板２のある１つの断面を見たとき、蛍光体層が３つ以上のレンズに分かれて配置され、（本実施の形態では図１（ｂ）に示すように、５つに分かれて配置された例を説明）、中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと中心レンズよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、中心レンズは対称的なレンズであり、外側に配置されるＬＥＤに対応するレンズは、基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有する。また、最も外側に配置されるＬＥＤに対応するレンズは当該レンズに含まれる蛍光体層からの光を外側に導く形状である。
【００４６】
次に、図３を用いて、本実施の形態のＬＥＤの配線方法に関して説明する。図３は図１（ａ）のＬＥＤ基板４の配線を描いた図である。ＬＥＤは、配線するＬＥＤの直列数を等しくすることで、駆動電圧の数を少なくすることができる。すべてのＬＥＤの直列数が等しい場合は、駆動電圧が１つあれば済む。例えば、ＬＥＤ１個の電圧を３Ｖとした場合、３直列の配線と５直列の配線がある場合、９Ｖと１５Ｖの電圧を生成する電源回路を用意しなければならないが、５直列の配線のみにすれば１５Ｖの電圧を生成する電源回路を準備すれば足りる。また、ＬＥＤ間はワイヤ１１で接続する。ＬＥＤとＬＥＤ間の配線はレンズに含まれるＬＥＤ毎に直列つなぎが閉じるようにした方が良い。つまり、異なるレンズに含まれるＬＥＤ間でＬＥＤをワイヤで接続しない方が良いということである。これは、異なるレンズに含まれるＬＥＤ間でワイヤ１１を接続する場合、蛍光体層７またはレンズを形成する樹脂でワイヤ１１を覆う必要が生じるため、ワイヤを覆う箇所で光学系の等方性が崩れ、ＬＥＤ基板４からの出射特性の等方性に影響がでるためである。
【００４７】
基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、外側に配置されるＬＥＤに対応するレンズは、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有し、前記ＬＥＤは特定のグループ毎にＬＥＤの直列数を同じくする配線とすることにより、駆動電圧の数を少なくすることができるという効果を奏する。
【００４８】
図３に関して説明する。中心のレンズ８Ａに含まれるＬＥＤは５個である。これらのＬＥＤは直列に繋がれている。中心よりｙ方向に配置されるＬＥＤは正電極９に接続され、中心より−ｙ方向に配置されるＬＥＤは負電極１０に接続されている。中心のレンズ８Ａに隣接して取り囲んでいるレンズ８Ｂ、８Ｄの中のＬＥＤの数は１０個に設定している。
当該レンズにおいてＬＥＤは時計回りに５直列と反時計回りに５直列ずつ繋がれている。
【００４９】
最も外側のレンズ８Ｃ、８Ｅに含まれるＬＥＤの数は２０個にしてある。当該レンズには、５直列ずつ繋がれたＬＥＤグループが４グループ配置される。本構成の特徴は、直列で繋がれるＬＥＤは連続的に繋がった同じレンズに含まれ、直列数は全て等しい構成であるという点であり、さらに、直列数を等しくするため、各レンズに含まれるＬＥＤの数は、直列数の倍数個となるように設定している点である。これにより、駆動電圧を１つにすることができるという効果を奏する。また、例えば、各レンズに含まれるＬＥＤの数を全て等しくしても良い。そうすることで、各レンズから出射する光量を等しくすることができるという効果を奏する。
【００５０】
基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、外側に配置されるＬＥＤに対応するレンズは、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有し、ＬＥＤの直列数は全ての配線で等しく、各レンズに含まれるＬＥＤの数は、前記直列数の倍数個とすることにより、駆動電圧の数を少なくすることができるという効果を奏する。
【００５１】
図４および図５を用いて、本実施の形態で説明したＬＥＤ基板４を用いた照明装置の例として電球を説明する。図４は電球の斜視図であり、グローブ１３に関しては内部が見えるように外形のみ描いている。図５は図４のＡ−Ａ′断面図である。照明装置は大まかには、ＬＥＤ基板４、グローブ１３、筐体１４、口金１５、電源回路１６（図５に記載有）から構成されている。
【００５２】
グローブ１３は、ガラス材料または、透光性の樹脂などで作られ、拡散性が付与されている。グローブ１３はＬＥＤ基板４からの光を拡散して出射し、光ムラを抑制するという機能がある。口金１５は電球を照明器具に嵌め込み電気的な接続を得る部位である。電源回路１６はＬＥＤ基板４に電力を供給する。
【００５３】
複雑になるので、図４のＬＥＤ基板４はレンズ８Ａ、８Ｂ（８Ｄ）、８Ｃ（８Ｅ）と基板２のみ記載した。レンズには断面形状を分かりやすくするため点線を入れてある。
【００５４】
図５には、照明光ＲＡＹのおおよその進行方向を大矢印で記載した。白熱電球の場合、配光角は約３００度であり、照明光ＲＡＹを示す大矢印とＬＥＤ基板４の法線との角度が０度から１５０度の方向に多くの光が放射され、基板２の実装面に平行な面内で等方的に出射される。つまり、当該断面において、極角が±１５０度の方向に主に光を出射するということである。ＬＥＤ基板４を用いた場合は、レンズ８とグローブ１３の光学的な機能によって光を、極角９０度より大きな方向に出射することができる。
【００５５】
光線Ｒ７およびＲ８の光線追跡を用いて光学系に関して説明する。光線Ｒ７はレンズ８Ｅを起点として描かれている。光線Ｒ７はレンズ８Ｅを概ね実装面に平行（ｘ軸方向）に出射する光線と仮定する。光線Ｒ７はグローブ１３で拡散され、ある程度は光が広がり極角９０度以上にも光を出射する。但し、レンズ８から出射したときの光線の方向（グローブ１３に入射したときの光線の方向）に、より強く散乱するので、極角が大きい方に多くの光が必要な場合は、光線Ｒ８に示すような光線が多く必要となる。光線Ｒ８は、レンズ８から極角が９０度より大きい角度で出射して、グローブ１３で散乱を受けつつも、極角が９０度よりも大きい方向に多くの光を出射する。グローブ１３があることで極角９０度方向に出射した光であっても散乱により極角が９０度より大きい方向にも光が出射するようになるが、白熱電球などを模擬する場合は、レンズ８での配光制御が重要になる。
【００５６】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に関して図６に示す。図６は、図１（ａ）記載のＡ−Ａ′の断面図である。第１の実施形態とは、図１（ｂ）とは、蛍光体層７がレンズ８の下の概ね全体を覆っている点で異なり、他の構成は同様である。一部のレンズ８では、レンズ８の下は蛍光体層７が全てを覆っている。本構成は、概ね層構成とし、１層目を蛍光体層７、２層目をレンズとした例である。本構成でも、本発明の第１の実施形態にて上述したものと同様の効果を得ることができる。
【００５７】
《第３の実施形態》
第３の実施形態に関して図７に示す。図７（ａ）は正面図を示す。図７（ｂ）は図７（ａ）記載のＡ−Ａ′の断面図である。図７は、ＬＥＤが円状に配置されていない例である。本構成も、実装面内においておおよそ等方的な配光分布を提供する構成である。中心のＬＥＤに対応するレンズ８Ａは等方的なレンズである。外側のレンズ８Ｂは非対称的なレンズである。実装面内にてレンズ８Ｂを９０度、１８０度、２７０度と９０度毎に回転したレンズが外側の各ＬＥＤに対応して配置され、当該ＬＥＤ基板４を用いた照明装置はおおよそ等方的な配光特性を得られる。あるＬＥＤに対応したレンズをある軸に関して回転したものが当該ＬＥＤ以外のＬＥＤの対応するレンズとなっている。このようにすることによって、配光特性の対称性を高くしている。図７に示す本例では、ｘ軸方向からの角度を方位角とした場合、方位角０度、９０度、１８０度、２７０度と９０度毎に対称的な配光特性を示す。レンズの回転角と、対称的な配光特性を得る方位角は等しくなっている。
ここでｘ軸はレンズを回転する軸を含んでいる。
【００５８】
第３の実施形態は、ＬＥＤが円状ではなく、所定の集団ごとに外側に配置されている例であって、当該ＬＥＤの集団毎に対応したレンズが備えられ、各レンズは当該ＬＥＤの集団からの光を外側に出射する構成であって、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向（基板の裏面方向）に光を屈折することができる構成である（光線追跡例Ｒ３２、Ｒ３３参照）。広い角度範囲に光を照射するという効果を奏する。
【００５９】
また、第１の実施形態で上述したように、ＬＥＤ基板の中心付近のＬＥＤと外側のＬＥＤとで対応するレンズの形状を変え、外側のＬＥＤに対応するレンズは外側により多くの光を出射して広角の配光特性を得る構成としているので、外側のＬＥＤから中心方向に向かう光が少ない。それゆえ、本構成は、外側のＬＥＤから出射された光が、内側に配置されるＬＥＤを覆う蛍光体層７に入射して損失する光の量を低減するという効果も奏する。
【００６０】
《第４の実施形態》
図８（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置の構成を説明するための正面図であって、ＬＥＤを実装する基板の法線方向から見た図である。主に基板２とＬＥＤ３および蛍光体層７の配置に関して示す図である。レンズ８に関してはおおよその外形のみを記載している。図８（ｂ）は、図８（ａ）記載のＡ−Ａ′の断面図である。第１の実施形態と重複する箇所は説明を省略する。第１の実施形態と同符号の箇所は同様の意味を示す。
【００６１】
第１の実施形態と大きく異なる点は蛍光体層７が基板全体を覆っている点である。蛍光体層７はＬＥＤを覆っている。蛍光体層７の外側に、各ＬＥＤに対応してレンズ８（図８（ｂ）中８Ａ−８Ｅ）が配置されている。ここで、ＬＥＤに対応するレンズとは、あるＬＥＤに対応するレンズは、あるＬＥＤからの光の大部分の行路を変更（もしくは、透過・反射する）するレンズであって、そのようなレンズは、当該ＬＥＤと重なりの大きい、もしくは当該ＬＥＤの大部分を覆っているレンズである。図８（ｂ）の場合、ＬＥＤ３Ａに対応するレンズはレンズ８Ａ、ＬＥＤ３Ｂに対応するレンズはレンズ８Ｂ、ＬＥＤ３Ｃに対応するレンズはレンズ８Ｃ、ＬＥＤ３Ｄに対応するレンズはレンズ８Ｄ、ＬＥＤ３Ｅに対応するレンズはレンズ８Ｅである。
【００６２】
断面で見た場合に、本例では５つのレンズにＬＥＤが分かれて配置されている。少なくとも３つのレンズにＬＥＤが分かれて配置されていると中心レンズと当該中心レンズの両側に配置される外側のレンズが構成できる。ある断面を見たとき、レンズ８が少なくとも３つ以上に分かれていれば良い。断面の取り方とＬＥＤの配置によって、ＬＥＤは必ずしも当該断面に含まれるわけではない。
【００６３】
レンズ８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅは略円形に配置されるＬＥＤに沿って配置されるので、図８（ａ）の正面図に描かれているように、レンズ８Ｂとレンズ８Ｄ、および、レンズ８Ｃとレンズ８Ｅは、それぞれ連続的に繋がっている。レンズもおおよそ等方的に配置されているＬＥＤ３に沿って配置することで、ＬＥＤ基板４全体からの出射光もおおよそ等方的となる効果を奏する。
【００６４】
本構成は、最初に蛍光体を全体に成膜した後で、レンズ層を形成する構成である。本構成は、蛍光体層７を塗布等で全体に成膜するので、蛍光体層７の形成をＬＥＤの位置に合わせる必要がない分、蛍光体層７の成膜が簡易になるという効果を奏する。
【００６５】
例えば、最初に蛍光体層７を塗布して熱処理等で仮硬化したあとで、レンズを成型する際にレンズとともに完全に硬化するという方法で作成する。熱処理の際、仮硬化の温度は本焼成よりも低温とする。これは、蛍光体層７とレンズ８をできる限り連続的に繋げるためである。
【００６６】
また、例えば、蛍光体層の成膜は塗布で行い、レンズは別途成型で作成し、接着剤で蛍光体層７にレンズを貼り付けても良い。
【００６７】
本実施の形態においても、レンズの材料と蛍光体層の樹脂を等しくすることで、樹脂の屈折率差が無くなることから蛍光体層とレンズの界面での反射が減り、蛍光体層からレンズに向かう光が反射して蛍光体層に戻る光が減るので、レンズの材料は蛍光体層の樹脂と同じくすることが好ましい。当該戻り光の一部は吸収により損失するので、レンズと蛍光体層の樹脂を等しくすることで効率が向上する。
【００６８】
レンズの特徴は概ね第１の実施の形態で説明した特徴と同じである。図９（ａ）、（ｂ）を用いて光学系に関して説明する。まず、図９（ａ）に関して説明する。
【００６９】
光線Ｒ２１の光線追跡に関して説明する。ＬＥＤ３Ｂから出射した光は、蛍光体層７で散乱を受けるが、おおよそ放射状に広がる。光線Ｒ２１は放射状に広がった光が蛍光体層７から発する点を起点として描いている。光線Ｒ２１はレンズ８Ｂで屈折して、隣接するレンズ８Ａに入射せず、ＬＥＤ基板４の外に出射している様子を示している。光線が隣接するレンズに入射して、当該レンズに含まれる蛍光体層７に入射してしまうと、一部の光を損失して効率が低下する。したがって、レンズ８ＢはＬＥＤ３Ｂからの光をＬＥＤ基板の外に出射するような形状としている。その他のレンズも同様に対応するＬＥＤからの光をＬＥＤ基板の外に出射する形状としている。第１の実施の形態でも説明したが、光線の空気へ出射できる経路を確保するために、隣接するレンズ間には溝１２が存在する。経路を確保するという点では、溝は蛍光体層７まで刻まれている方が好ましい（図示なし）。
【００７０】
溝１２を設けて損失を低減して効率を向上するためのＬＥＤ配置に関する特徴について説明する。基板２の中心付近のＬＥＤ３Ａに属するＬＥＤ間の距離をＬ２とし、隣接するレンズ内のＬＥＤ３Ｂに最も近いＬＥＤ３Ａに属するＬＥＤと隣接するレンズ内のＬＥＤ３Ｂとの距離をＬ１とすると、溝１２があるため、距離Ｌ１はＬ２よりも大きいという特徴を有する。つまり、あるレンズに対応するＬＥＤとレンズに隣接するレンズに対応するＬＥＤとの間隔をＬ１とし、同じレンズに対応するＬＥＤとＬＥＤとの間隔をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２であるという特徴がある。
【００７１】
レンズがない場合は蛍光体層の樹脂の屈折率は約１.４以上であるため多くの光が空気と蛍光体層の界面で全反射して、その一部が損失となる。レンズは対応するＬＥＤからの光が反射して蛍光体層に戻るのを抑制する。光線Ｒ２２も同様に、レンズから出射した光は隣接するレンズの蛍光体層に入射せず、ＬＥＤ基板の外に出射している様子を示している。
【００７２】
レンズは効率向上だけではなく、ＬＥＤの位置に応じて光線のレンズからの出射方向も制御している。光線Ｒ２３、２４、２５は最も外側のＬＥＤに対応するレンズでの光線追跡例を示している。最も外側のＬＥＤに対応するレンズは広い角度に光を出射するレンズである。
【００７３】
光線Ｒ２３は、面Ｓ５Ｂにて、実装面の法線からの角度が略９０度方向に光を導かれ、ＬＥＤ基板の外に出射する光線である。
【００７４】
光線Ｒ２４は、面Ｓ５Ｂにて、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向（基板の裏面方向）に光を屈折され、ＬＥＤ基板の外に出射する光線である。
【００７５】
光線Ｒ２５は、面Ｓ６にて、実装面の法線からの角度が９０度以上となる方向（基板の裏面方向）に光を屈折され、ＬＥＤ基板の外に出射する光線である。
【００７６】
次に、図９（ｂ）について説明する。隣接するレンズ間が完全に切れていない場合を例示している。言うまでもないが、各ＬＥＤに対応してレンズが形成されていれば上述した効率向上と光の広角出射の効果を得ることができる。
【００７７】
図９（ｂ）の光線Ｒ２６、Ｒ２７に示されるように多少出射方向は変わっても、隣接するレンズ８に入射せず、ＬＥＤ基板４の外に出射させることが可能である。特徴として隣接するレンズ８間には適切な溝１２が存在する。
【００７８】
《第５の実施形態》
図１０を用いて、照明装置の配光特性を電気的に制御する構成について説明する。図１０は、第１の実施の形態の図１（ａ）のＬＥＤ基板４において、光学系は同様のもので、配線だけを第１の実施の形態の図３に示される配線とは異なる配線としたＬＥＤ基板である。本配線の特徴は、最も外側のレンズに含まれるＬＥＤの配線と、その他のＬＥＤの配線を分離し、最も外側のレンズに含まれるＬＥＤと、その他のＬＥＤの明るさを別々に制御可能とした点である。最も外側のレンズに対応するＬＥＤは正電極９Ｂと負電極１０Ｂ間で配線されている。図中で正電極９Ｂは２個存在するが両者は電源回路で接続されている（図示なし）。図中の負電極１０Ｂも同様に、２個存在するが両者は電源回路で接続されている（図示なし）。正電極９Ｂと負電極１０Ｂ間に電流を流すと最も外側のレンズに対応するＬＥＤのみが点灯する。その他のＬＥＤは正電極９Ａと負電極１０Ａ間で配線されている。正電極９Ａと負電極１０Ａ間に電流を流すと最も外側のレンズに対応するＬＥＤ以外のＬＥＤのみが点灯する。
【００７９】
最も外側のレンズからの出射光は最も配光が広い。したがって、最も外側のレンズに対応するＬＥＤの発光の強さとその他のレンズに対応するＬＥＤからの発光の強さの比率を制御することで、照明装置の配光特性を制御できる。そのためには、ＬＥＤを個別のグループ毎に制御できるように配線して制御すればよい。本例では最も外側のレンズに対応するＬＥＤを１つのグループとし、それ以外のＬＥＤをもう１つのグループとして点灯を制御している。グループの取り方は任意であって、あるレンズに対応するＬＥＤの集団を１つのグループとした場合に、レンズとは別のレンズに対応するＬＥＤ集団を別の１つのグループとして制御すれば良い。例えば、レンズ毎に対応するＬＥＤを別々に制御しても良い。また、レンズ内でもさらにＬＥＤのグループを設定して個別制御しても良い。例えば、図１０において、左右で別制御としても良い。
【００８０】
基板と、前記基板上に実装されたＬＥＤと、前記ＬＥＤが発光した光の少なくとも一部を吸収して長波長の光に変換する蛍光体を有し、前記ＬＥＤの外側に前記蛍光体を含有する樹脂の蛍光体層があり、前記蛍光体層の外側に前記蛍光体層より蛍光体の濃度が低いか、もしくは蛍光体が無い樹脂で形成されるレンズが存在する照明装置であって、前記基板上には、前記基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズと、前記中心レンズに対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤに対応する外側のレンズが備わり、外側に配置されるＬＥＤに対応するレンズは、前記基板のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有し、前記ＬＥＤは特定のグループ毎に制御することにより、それぞれのＬＥＤを制御することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、あるレンズに対応するＬＥＤの集団を１つのグループとした場合に、前記レンズとは別のレンズに対応するＬＥＤの集団を別の１つのグループとして制御することにより、それぞれのレンズに対応するＬＥＤの集団を制御することができるという効果を奏する。
【００８２】
《第６の実施形態》
図１１（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る照明装置を説明するため斜視図である。本例では、長尺の蛍光管を代替するＬＥＤの直管型照明装置に関して説明する。本例の直管型照明装置は天井や壁などの面に施工され、施工される面を施工面と呼ぶことにする。また、便宜上、本例の照明装置の長手方向をｙ軸方向とし、ｙ軸と直交する平面に含まれ、照明装置から施工面に向かう方向をｚ軸方向とし、ｙ軸およびｚ軸と直交する方向をｘ軸方向とする。図１１（ｂ）は、ｘ−ｚ平面での照明装置の断面図である。図１１（ｃ）は、−ｚ軸方向から本例のＬＥＤ基板を見た図である。
【００８３】
ＬＥＤの直管型照明装置は、主に、パイプ状のカバーであって光を透過・散乱する拡散パイプ１７と、ＬＥＤ基板４、口金（図示なし）などからなる。拡散パイプ１７は、ガラス材料または、透光性の樹脂などで作られ、拡散性が付与されている。拡散パイプ１７の断面は、図１１（ｂ）に示すように円状の形状であるが、これに限定されず、半円や円弧なども考えられる。図１１（ａ）の光線ＲＡＹは、ｘ−ｚ面内における照明装置から出射する光の方向を簡略的に示している。一般的な長尺の蛍光管の配光特性同様に、本例の照明装置からの光は、ＬＥＤが実装されている面である実装面の法線からの角度（極角と呼ぶ）が９０度以上の方向にも光を出射している。
【００８４】
図１１（ｂ）に示されるＬＥＤ基板４の断面形状の特徴は、第１の実施の形態で説明されたものと等しい。第１の実施の形態と異なる点は、ＬＥＤ基板４の実装面の法線方向から見た場合に、ＬＥＤの配置が同心円状ではなく、直線状に配置されているため、ＬＥＤを覆う蛍光体層７やレンズ８も直線状に配置されている点である。基板の中心付近のＬＥＤ３Ａに対応するレンズ８Ａは、ｙ−ｚ面に平行な面に関して対称的な形状である。外側のＬＥＤ３Ｃに対応するレンズ８Ｃの形状は非対称な形状であって、基板２のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有する形状である。また、外側のＬＥＤ３Ｃに対応するレンズ８Ｃは、対応するＬＥＤを覆う蛍光体層から出射された光を極角９０度以上に屈折する面も有する。
【００８５】
ＬＥＤ基板の中心付近のＬＥＤと外側のＬＥＤとで対応するレンズの形状を変え、外側のＬＥＤに対応するレンズは外側により多くの光を出射して広角の配光特性を得る構成としている。それゆえ、本構成は、広角の配光特性を得るとともに、外側のＬＥＤから出射された光が、内側に配置されるＬＥＤを覆う蛍光体層７に入射して損失する光の量を低減するという効果も奏する。本実施の形態の特徴はＬＥＤの位置に応じて最適な形状のレンズを備えるという特徴を有し、それにより、効率向上とともに広い角度範囲に光を照射するという効果を奏することである。
【００８６】
外側に配置されるＬＥＤを覆う蛍光体層から出射された光を極角９０度以上に屈折する面を有することにより広角の配光特性を得ることができるという効果を奏する。
【００８７】
《第７の実施形態》
図１２（ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る照明装置を説明するための斜視図である。本例では、天井に施工される照明装置であって、所謂、シーリングライトと呼ばれる照明装置に本願で説明しているＬＥＤ基板を用いた照明装置１に関して説明する。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００８８】
天井側には光を天井とは反対側に反射する反射板１９が備わり、反射板１９の内側にＬＥＤ基板４が備わり、ＬＥＤ基板４を覆うように、透光性のカバー１８が備えられている。カバー１８は樹脂などの材料で作られている。図１２では内部のＬＥＤ基板４が見えるように外形のみ簡略的に記載している。なお、カバー１８は、図１２ではＬＥＤ基板４全体を覆っているが、正面だけや、側面だけなど一部を覆っているだけでも良い。反射板１９は白色の樹脂やアルミなどでも良いし、散乱性が大きい透光性の樹脂でも良い。本願は、反射板１９およびカバー１８の材質および形状を限定するものではない。図１２は本願のＬＥＤ基板４を用いたシーリングライトの概略構成を示す図であって、例えば、カバー１８がない場合もあるし、反射板１９がない場合もある。図１２（ａ）、（ｂ）に示す照明装置１は、ＬＥＤ基板４の実装面の中心と照明装置１の中心が概ね一致しており、概ね等方的にＬＥＤが配置され、かつ、レンズもＬＥＤに応じて配置され、照明装置１全体としては等方的に光を出射する形状となっている。
【００８９】
また、図１２（ｃ）に示されるシーリングライトとしての照明装置１は、図１２（ａ）、（ｂ）に示す照明装置１の変形例であって、複数のＬＥＤ基板４を有する例である。
【００９０】
図１２に示されるＬＥＤ基板４の断面形状の特徴は、第１の実施の形態で説明されたものと等しい。基板２の中心付近のＬＥＤ３Ａに対応するレンズ８Ａは対称的な形状である。外側のＬＥＤ３Ｃに対応するレンズ８Ｃの形状は非対称な形状であって、基板２のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有する形状である。外側のＬＥＤ３Ｃに対応するレンズ８Ｃは、対応するＬＥＤを覆う蛍光体層から出射された光を極角９０度以上に屈折する面も有する。
【００９１】
ＬＥＤ基板の中心付近のＬＥＤと外側のＬＥＤとで対応するレンズの形状を変え、外側のＬＥＤに対応するレンズは外側により多くの光を出射して広角の配光特性を得る構成としている。それゆえ、本構成は、広角の配光特性を得るとともに、外側のＬＥＤから出射された光が、内側に配置されるＬＥＤを覆う蛍光体層７に入射して損失する光の量を低減するという効果も奏する。本実施の形態の特徴はＬＥＤの位置に応じて最適な形状のレンズを備えるという特徴を有し、それにより、効率向上とともに広い角度範囲に光を照射するという効果を奏することである。
【００９２】
ＬＥＤからの光を極角９０度以上に屈折する面を、最も外側のＬＥＤに対応するレンズの外側の形状に有することにより、広角の配光特性を得ることができるという効果を奏する。
【００９３】
《第８の実施形態》
図１３（ａ）は、本発明の第８の実施形態に係る照明装置のＬＥＤ基板を説明するための正面図であって、ＬＥＤを実装する基板の法線方向から見た図である。主に基板２とＬＥＤ３の配置に関して示す図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）記載のＡ−Ａ′の断面図である。
【００９４】
本実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、実装面の中心軸を含むレンズがなく、中心付近のＬＥＤ（ＬＥＤ３Ａ、３Ｃ）が円状に配置している点である。ＬＥＤ３Ａ、３Ｃに応じてレンズ８Ａ、８Ｃが円状に形成されている。また、レンズは全て連続的に繋がっており、レンズ成型する型が簡易になる構成である。但し、本例は一例であって、必ずしもレンズ全てが繋がっている必要はない。例えば、配線等の都合により、レンズ８は断続的な円状に形成されても良いし、円弧状であっても良い。扇状のレンズが複数配置されても良い。島状にレンズが複数点在して、それら島状のレンズが、基板２の中心を囲むように配置されている構成であっても良い。
【００９５】
本構成は、ＬＥＤ基板４の実装面の中心軸を含むレンズがない。それゆえ、コネクタなどの部品を中心部に配置することが可能となる。コネクタなどの部品により、レンズ８Ｂやレンズ８Ｄの配置が制限を受けることがある。レンズ８Ｂやレンズ８Ｄは最も外側の光学部材であるため、当該部材の配置および形状が顕著に照明装置の配光に影響する。それゆえ、ＬＥＤ基板４の実装面の中心軸を含むようにはレンズを配置しない構成として、前記実装面の中心軸付近に、他の部品を配置可能とするスペースを与える構成である。また、成形する際も、前記実装面の中心軸付近にレンズが無い方が、余裕があって製造が簡易となる。
【００９６】
ここで、あるＬＥＤに対応するレンズとは、あるＬＥＤからの光の大部分の行路を変更（もしくは、透過・反射する）するレンズであって、そのようなレンズは、当該ＬＥＤと重なりの大きい、もしくは当該ＬＥＤの大部分を覆っているレンズである。
【００９７】
基板の中心付近に配置されるＬＥＤに対応する中心レンズ（内側にあるレンズ８Ａ、８Ｃを指す。）の断面形状は、光を実装面の法線の方へ出射する形状であって、一部は対応するＬＥＤが配置される位置を中心とした球面や、楕円面などで形成される。
【００９８】
中心レンズ（内側にあるレンズ８Ａ、８Ｃを指す。）に対応するＬＥＤよりは外側に配置されるＬＥＤ３Ｂ、３Ｄには、レンズ８Ｃ、８Ｄが対応して配置される構成である。外側のレンズ８Ｂと内側のレンズ８Ａとの間には、溝１２が存在して、レンズからの光が隣接するレンズに入射するのを抑制する。溝１２は深いほうが良い。しかしながら、ＬＥＤ配置とレンズの関係で溝として存在しない場合もある。
【００９９】
レンズ８Ａとレンズ８Ｃ、および、レンズ８Ｂとレンズ８Ｄは、断面で見ると分かれたレンズであって、断面には４つのレンズに蛍光体層７とＬＥＤ３が分かれて配置されている。一方、図１３（ａ）の正面図を見ると分かるように、レンズ８は対応するＬＥＤに沿って配置されるので、レンズ８Ａとレンズ８Ｃ、および、レンズ８Ｂとレンズ８Ｄは、それぞれ連続的に繋がっている。
【０１００】
外側のＬＥＤに対応するレンズは、基板２のＬＥＤが実装されている面の法線からの角度を極角とした場合に、光を極角９０度以上に出射する部位を有する。また、外側のＬＥＤに対応するレンズは、対応するＬＥＤを覆う蛍光体層から出射された光を極角９０度以上に屈折する面を有する（光線追跡例Ｒ４３参照）。
【０１０１】
ＬＥＤ基板の中心付近のＬＥＤと外側のＬＥＤとで対応するレンズの形状を変え、外側のＬＥＤに対応するレンズは外側により多くの光を出射して広角の配光特性を得る構成としている。それゆえ、本構成は、広角の配光特性を得るとともに、外側のＬＥＤから出射された光が、内側に配置されるＬＥＤを覆う蛍光体層７に入射して損失する光の量を低減するという効果も奏する。本実施の形態の特徴はＬＥＤの位置に応じて最適な形状のレンズを備えるという特徴を有し、それにより、効率向上とともに広い角度範囲に光を照射するという効果を奏することである。
【０１０２】
なお、以上説明した各実施形態および各変形例は、本発明の説明のために示した具体例であって、これらの各実施形態に本発明を限定するものではない。例えば、以上の各実施形態において図示した各部材の断面を含む形状は、当該部材が有すべき機能を満足するものであれば、必要に応じ適宜設計は最適化するべきものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１  照明装置
２  基板
３  ＬＥＤ
４  ＬＥＤ基板
５  蛍光体
６  透明樹脂
７  蛍光体層
８  レンズ
９、９Ａ、９Ｂ  正電極
１０、１０Ａ、１０Ｂ  負電極
１１  ワイヤ
１２  溝
１３  グローブ
１４  筐体
１５  口金
１６  電源回路
１７  拡散パイプ
１８  カバー
１９  反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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